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基于GPS监控技术的车辆精确油耗管理实现

时间:2010-04-26 20:24来源:未知 作者:admin 点击:
目前企业车辆的油耗管理多是依据车辆行驶里程概算消耗的油量,是完全意义上的粗略估算,这种粗放管理方式存在以下弊端:人为或机械磨损等原因造成油量损失;外出车辆油耗与报

作 者:华北石油通信公司 鲍培波 冯玉敏 刘辉
   《通信世界》周刊记者曾经在辽河油田采访时,亲眼目睹了油田对高速无线网络的迫切需求。3G网络的建成,更大带宽、更好传输质量给这些行业的信息传输提供了更加坚实的网络基础。最近“物联网”成为炙手可热的论题,中国移动已经做了初步的探索。温家宝总理在江苏视察时,明确指出,将TD技术与传感技术结合起来,给物联网的发展指出了一条新的方向。本文从石油行业的实际需求和技术特点出发,介绍了车辆监控中物联网的典型应用,对于我们研究行业应用中物联网的发展,很有借鉴意义。
    无线通信和计算机技术的飞速发展,使得GPS技术的行业应用日趋成熟并得以广泛开展。车辆GPS监控平台具备的基本功能包括车辆实时定位、轨迹回放、超速报警、越界报警等,为提高交通安全管理水平提供了保障。但是,在车辆油耗管理方面一直缺乏有效的技术手段进行监管。
    目前企业车辆的油耗管理多是依据车辆行驶里程概算消耗的油量,是完全意义上的粗略估算,这种粗放管理方式存在以下弊端:人为或机械磨损等原因造成油量损失;外出车辆油耗与报销不容易监督;车辆多时统计管理工作量大。
    精确油耗管理简介
    在车辆GPS监控平台基础上开发的精确油耗管理系统,有助于车辆管理企业实时监控车辆油耗、精确分析车辆作业和油耗的关系,有效解决人为、机械磨损或漏油等损耗问题,降低车辆运行成本,实现车辆运营的科学管理。


    1.精确油耗(统计)管理的实现原理

    基于车辆GPS监控平台,综合应用GPS、GSM、GIS、电子测量技术实现对于车辆实时油量的监控、异常油耗的报警、油耗的统计。该系统的实现原理:采用GPS车载终端MCU测量油量传感器的模拟电压,并根据系统设定的时间间隔向系统上报包含模拟电压的报文;设定并存储变化值,对比变化油量与变化值,根据设定的增长或下降设定判断出是否异常;在GPS车载终端MCU判断异常后,将位置信息与其他状态信息报文立即上传。对于重点监控车辆,系统可实现显示GPS车载终端上报的模拟电压值和时间。

    2.精确油耗管理的具体研究目标

    (1)实时油耗监控—对车辆发生油量变化进行实时监控;

    (2)油耗统计—对车辆已发生的油耗进行数据统计;

    (3)异常油耗报警—对车辆发生的异常耗油进行报警;

    (4)地图匹配—对车辆运行以及报警在电子地图上进行匹配;

    (5)运行状态历史统计—对车辆运行数据统计查询。

    3.精确油耗管理的主要技术指标

    (1)油量测量精度为1L;

    (2)异常报警反映时间为60s;

    (3)实时油耗数据更新率达到1次/60s;

    (4)报警准确率>99%;

    (5)数据存储时间大于180天。

 

   精确油耗管理的具体实现

    硬件构成精确油耗管理硬件主要由油量传感器、GPS车载终端、燃油表转换器等组成。GPS车载终端连接油箱里的油量传感器,油量传感器通过液面变化反映不同的模拟电压值,可得到一定的线性关系。GPS车载终端测量出该电压值和根据设置的阈值判断油量异常报警,该数据通过无线网络上传到服务器,服务器解析该报文保存到数据库中,同时转发到监控端。燃油表转换器将油量传感器上传的模拟电压值转换为燃油表的所需工作电流,驱动燃油表正常工作。硬件系统构成如图1。

    软件设计基于GPS车辆监控平台的数据库系统和应用软件系统,在基础地图数据、车辆管理数据、用户数据等软件模块的基础上进行VBA的二次开发,扩展实时油耗、异常报警、报表统计、系统维护等软件模块,即可实现精确油耗管理与统计。

    1.实时油耗模块

    该模块的数据处理流程是:客户端接收服务器转发的报文,该报文中包含时间/位置信息、状态信息、油量信息、报警信息等内容,实时油耗模块实时解析全部信息,油量信息字段包含时间和油量,报文中包含报警信息的判读在实时报警信息中解析。

    2.异常报警模块

    该模块负责向GPS车载终端下发设置油量突变的使能和阈值,如果突变值超过该阈值,GPS车载终端立即上报该报警状态的报文。客户端接收到服务器转发的该报文后,异常报警模块实时解析报警状态,在报警信息栏中和提示栏中显示。

    3.报表统计模块

    采用web方式实现数据查询统计。

    (1)日、周、月报表统计

    日、周、月报表统计内容为车牌号码、日期、单位、驾驶员姓名、疲劳驾驶次数、里程、燃油消耗、点火次数、最高行驶速度、无定位数据时间等。

    (2)油耗统计

    油耗统计内容是按照设置的时间间隔和统计的车辆进行精确油耗的统计。车辆在行驶中颠簸存在燃油油量上下浮动,会对统计分析中出现严重偏差。为此必须采用过滤算法:在程序中实现过滤瞬时跳变电压,判断整个计算区间是否有加油过程,没有加油记录的进行头尾平均数据差值与按照比例计算出油耗;区间内有加油记录要进行分段计算,计算出各段区间的油耗累加得到全天油耗。

    4.系统维护模块

    系统维护分为帐户权限管理、油耗参数设置两部分功能。在权限管理中针对用户帐号在车牌号码、日期、所属单位、驾驶员姓名、疲劳驾驶次数、里程、点火次数、最高行驶速度、累计行驶时间的基本显示数据上增加无定位数据统计、燃油统计、无定位和燃油统计、没有定位和燃油统计的权限。

    油耗参数设置中,实现对单台车辆的油箱最大容量的标定、对没有燃油时的电压值和满油箱时电压值的设定,根据以上参数的确立可以实现精确的燃油消耗的日统计。

 

    油量传感器功能测试与实验

 GPS监控;   油量传感器作为精确油耗管理中的关键部件,直接决定着精确油耗管理功能的实现效果。通过以下两种传感器的测试比对,可以清楚看出精确型传感器的重要作用。

 


     1.原车油量传感器的实验测试

      车辆原配油量传感器采用的滑动变阻器,通过浮子的变化转化成油量的变化,原配的浮子是采用接触式的,在浮子上下浮动时,产生一定得阻力,液面变化较小时浮子有可能不发生变化,测量精度无法得到保证。

    实际测试环境及结果如下。

    车辆类型:东风卡车。燃油类型:柴油。油箱:150L。传感器供电电压:8.6V。工作电流:30~200mA。车辆熄火静止时,表1是每次放油3L时测定的电压变化数据表。

    可以看出每公升电压最小变化量0.017V,出现正负无序变化,采用原车传感器作为基准不能满足系统技术指标。

    2.精确型油量传感器的选型及实验

    精确传感器利用磁场控制舌簧管内触点通断的原理,传感器中有一个浮子,当浮子在其中上下浮动时,线性测出油位高度,高度的变化被车载设备测量得到读数值。一般油箱的高度为30~50cm,传感器的检测灵敏度为2.5~5mm,把油箱近似地分为100等份,从而达到小于等于1%的精确度。

    高精度油量传感器实际测试的环境及结果如下。

    车辆类型:东风卡车。燃油类型:柴油。油箱:150L。供电电压:12V。电流:0~30mA。表2是车辆熄火静止时放油实验数据。

    测试结果是每公升油料变化电压变化量0.07~0.11V,完全具备线性变化关系。

    除精确油量传感器之外,GPS终端的功能与程序设计也是精确油耗管理中的重要环节。总之,精确油耗管理的油量实时监控、异常情况下油料损耗报警与记录等功能的实现,能够有效控制车辆使用成本,成功解决企业能源管理与统计中遇到的难题,通过精细管理提升企业管理信息化水平,增强了企业的综合竞争力,GPS定位。

(责任编辑:admin)
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